2022年毕业设计方案太阳能热水器自动上水控制系统设计方案.docx

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1、设计题目： 太阳能热水器自动上水掌握系统设计系 别： 信息系专 业： 电子信息工程姓 名：指导老师 ： 完成时间30 / 25前 言毕业设计是高校的最终一个重要环节，是人才培育方案的重要组成部分；通过毕业设计既可以巩固我们在学校学过的理论学问，培育了我们运用所学学问分析和解决实际问题的综合才能，期望通过最终的毕业设计，能更加巩固、扩大和强化自己所能学到的理论学问和技能，提高自己毕业设计编写技术说明书的才能，学会正确使用技术资料，标准手册和工具书；并在设计中进一步提高自己理论联系实际、庄重、仔细的工作作风，为即将走上工作岗位所从事的技术工作打下一个良好的基础；通过自己在图书馆查阅各方面的资料我挑

2、选了用单片机设计太阳能自动加水掌握装置，也得到了指导老师的认可，于是在明确了设计目的的基础上我仔细争论耐心分析，在老师的帮忙之下完成了这份设计，尚有很多不足之处期望老师们批判指正，从而能得到不断的进步；目录目录 3摘要 5第一章选题背景 61.1 课题的设计背景 61.2 设计的内容和要求 61.2.1 内容 61.2.2 要求 71.3 课题设计的意义 8其次章设计方案比较2.1PLC 的应用特点92.2单片机的应用特点.92.3单片机与 PLC的比较.10第三章设计所用材料及其工作原理83.1.1传感器的介绍及应用 103.2.2传感器的应用 103.2.3传感器的选用 113.3.1 单

3、片机的介绍 113.3.2 单片机的选用 123.4.1 电磁阀的分类 133.4.2 电磁阀的选用 143.5特点 15第四章 主电路的设计与工作原理 154.1 课题主电路设计 15引言 154.1.1 输入 164.1.2 掌握 164.1.3 输出 174.1.4 结构框图 174.2.1 工作原理 184.2.2 电磁阀上水工作原理 184.3结语 22第五章 本课题改进及扩展 22结论 23参考文献 23致谢 24摘 要现在社会，相伴着消费和人们对生活品质要求的提高，太阳能热水器已经成为家用必备产品；本课题针对太阳能热水器中水箱水位进行检测，在设定值范畴内进行水位调剂，本系统，掌握

4、牢靠、稳固、并能适当的扩展；满意不同用户对掌握目标的要求；水位掌握系统在各个领域上都有广泛应用，虽然其结构简洁但由于掌握过程具有多变量，大滞后，时变性等特点，且在掌握过程中系统会受到各种不确定因素的影响，难于建立精确的数学模型；虽然自适应、自校正掌握理论可以对缺乏数学模型的被控对象进行识别，但这种递推法复杂，实时性 差；电磁阀就是用电磁力开启或关闭的阀门；用在气路或液路上；结构和种类特别多，但是动作原理都基本一样；此装置完成了自动掌握的过程传感技术的反映精确、使用优点和数字规律电路的优点结合起来，基本上解决了家庭用品、环保用品在便利性、牢靠性、敏捷性、精确性、美观、价格、通用性、性价比方面存在

5、的难题，并使不熟识电器的人也能够便利的使用，因此，这项技术很快就快速进展了起来；而而太阳能自动加水装置就是依据这项技术来设计的；掌握电路输入一个电信号，电磁阀内就相应产生一个磁信号，这个磁信号驱动电磁铁产生一个动作，阀门的开闭就产生一个对应；关键字 ： 电路程序自动水位掌握第一章选题背景1.1 课题的设计背景传感器技术、数字电子技术与自动掌握技术在生产过程、科学争论、现实生活应用、医疗卫生、环保事业及其他各个领域的应用特别广泛；传感器技术、掌握规律电路的设计及门电路芯片的挑选是感应自动掌握设计的重要环节，系统设计应满意环 保、有用及课题要求的总体技术方案；这种专用感应掌握装置的设计可以提升专业

6、学问的运用才能，促进科技向生活的转化及环保事业的进展，对提高生活质量有重要作用；数字规律电路掌握器使近十几年来进展起来的一种新型掌握电路，具有功能齐 全、掌握简洁、抗干扰才能强，价格廉价、重量轻、耗电省等优点；随着太阳能热水器的推广普及，在没有自来水的地方，如何使用水泵自动启停抽水并保证连续供水是一个现实的问题；由于太阳能热水器的注水箱大多安装在房顶 上，是否缺水不易观看，假如使用自动水位掌握装置来掌握水泵的工作，就能够很好的解决这个问题，给广大的用户带来便利；1.2 设计的内容和要求1.2.1 内容1、利用电导式传感器的三个电极设计一个太阳能热水器的水位报警器；2、当水位处在高水位与底水位之

7、间时，高水位与底水位的指示灯都处在熄灭的状态；3、当水位低于低水位时，电源导通，低水位指示灯点亮，微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路工作；随之扬声器发出报警声，告知主人水箱的水已经空，单片机系统自动掌握流向电磁阀往水箱注水；4、当水位高于高水位时，高水位指示灯导通微分电路将产生脉冲，触发音乐集成电路，随之扬声器报警，告知主人水箱的水已经注满，单片机系统自动掌握掌握阀断电，停止往水箱注水；依据以上的要求，该水位传感器报警器系统电路大致设计为下图1-1 ：图 1-1水位传感器掌握原理图1.2.2 要求1、当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常；2、当太阳能热水器水箱缺

8、水，电路能发出光报警，单片机系统掌握电磁阀向水箱中送水；3、当水箱中的水上升到需要的高度时，电路发出光报警，单片机系统掌握电磁阀断电，停止向水箱中送水；图 1-2电磁阀掌握原理图注： 1 为水箱2 为套管3 为滑竿4 为浮球5 为接触开关6 为电磁阀7 为通水孔8 为连接支架1.3 课题设计的意义单片机用于提升机监控系统中, 通过对提升机的运行速度、加速度和掌握线路中的继电器等元器件进行在线检测, 以确保提升系统的安全 , 仍可以依据负荷的变化 , 自动掌握电阻的切除 , 从而使启动平稳 , 削减对机械系统的冲击；从而延长太阳能的使用寿命；鉴于以上种种，本课题主要争论如何对水位如何进行有效监控

9、的方法，以期能够对解决一些生活中水位监测供应一种思路；在现实中人每天进行上下水要花费大量时间，仍有可能遗忘，而随着社会的进步，时间的经济化，加水时有会遗忘，自动上水每天定时一般是早晨，依据水压情形用户可自行设定）给太阳能上水，早晨仍可以洗热水澡；而随着人们生活水平的不断提高，节能省时意识的日益加强，本人经多次实践和论证，积极开发研制出了太阳能热水器全自动定时上水掌握系统；本系统能解除人们忘了上水没有热水用，上水后忘了关水流水不止的苦恼；能实现了节省用水，防止真空管暴裂的目的；太阳能热水器的自动送水装置是目前现实生活中较为有用的生活环保用品，已得到广泛关注；在提高生活质量和环保事业中充分发挥了它

10、的作用；基于数字掌握电路更能显示出它的优越性与人性化；随着技术的不断进步，有理由信任将来的单片机技术与数字技术使用会更加普及进展会更加快速；其次章 :设计方案比较2.1 PLC 的应用特点PLC 是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置；它采纳可以编制程序的储备器，用来在其内部储备执行规律运算、次序运算、计时、计数和算术运 算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，掌握各种类型的机械或生产 过程； PLC 及其有关的外围设备都应当按易于与工业掌握系统形成一个整体，易于扩展其功能的原就而设计；1. 牢靠性高，抗干扰才能强2. 配套齐全，功能完善，适用性强3. 易学易用

11、，深受工程技术人员欢迎4. 系统的设计，工作量小，爱护便利，简洁改造利用 PLC实现需深刻明白其梯形图及指令，目前市场较常用；PLC是运算机技术于继电接触器掌握技术相结合的产物；它是满意生产机械和工艺的要求和电气掌握系统本身的制造、使用以及修理的需要；但所设计的东西较为烦琐，有一点的失误检查起来很难；所以此方法对于本课题不适合；2.2 单片机的应用特点单片机是把微型运算机主要部件都集成在一块芯片上，即一块芯片就是一个微型运算机；因此，单片机具有如下特点；1. 掌握才能强单片机集成度 为了满意掌握要求，单片机的指令系统中均有极其丰富的条件转移指令、较强的 I/O 规律操作及位处理功能，因而其掌握

12、敏捷、便利，简洁满意工业掌握的要求；2. 抗干扰才能强，牢靠性高单片机集成度高，体积小，内容采纳总线结构，削减了芯片内部之间的连线，大大提高了单片机的牢靠性和抗干扰才能，相宜于恶劣环境工作下工作；3. 性价比高单片机功能丰富，而其价格仅为 5 到 30 元4. 易扩展片内具有运算机正常运行所必要的部件，片外有很多供扩展用的三总线并行、串行输入输出管脚，很简洁很简洁构成各种规模的应用系统；5. 低功耗、低电压一般单片机的功耗仅为 20 到 100mW电,便于成产便携产品；压为 2 到 6V不同型号的数值完全不一样），6. 种类多，型号全；很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型

13、号产品，使系统开发工程师有很大的挑选余地；大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺当移植，较简洁地使产品进行升级换代；7. 使用寿命长；这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳固牢靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命；AT89C51单片微型运算机为核心并依据频率的特性来构成本方案的基本设计思想，这是由于单片机具有体积小，重量轻，价格廉价，功耗低，掌握功能强以及运算速度快等 特点，且在国民经济建设，军事以及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用；而单片 机所具有的这些优点能够使得该设计满意以上要求，即技术新、先进、体积小、精度高、功能扩展极其便利，且衡量之下它的

14、成本较之其它方案要低些；除此之外单片机的外围电路也特别的简洁 , 系统紧凑 , 对于这种小规模的应用系统 , 单片机具备了正确的价格和最简洁的电路 . 而且更简洁让更多的人掌握使用.2.3 单片机与 PLC 的比较PLC 是一种可编程的掌握器，相当于一种掌握设备，主要用于工业自动化等领域，大都采纳梯形图编程，也可以用组态软件；其特点是特别牢靠；所以此方法对于本课题不 适合；单片机体积小，集成度高，成本低，抗干扰才能强，掌握才能强；应当说这两者有很大的区分，由于目前它们的应用需求都不少，前景都是不错的；这是由于单片机的外围电路特别的简洁, 系统紧凑 , 对于小规模应用系统 , 单片机又具备了正确

15、的价格和最简洁的电路 . 而且更简洁让更多的人掌握使用. 本设计系统结构简洁，价格低廉，用单片机完全能够实现；AT89C51单片微型运算机为核心并依据频率的特性来构成本方案的基本设计思想，这是由于单片机具有体积小，重量轻，价格廉价，功耗低，掌握功能强以及运算速度快等 特点，且在国民经济建设，军事以及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用；而单片机所具有的这些优点能够使得该设计满意以上要求，即技术新、先进、体积小、精度 高、功能扩展极其便利，且衡量之下它的成本较之其它方案要低些；除此之外单片机的外围电路也特别的简洁 , 系统紧凑 , 对于这种小规模的应用系统 , 单片机具备了正确的价格和最简洁的电

16、路 . 而且更简洁让更多的人掌握使用.因此, 我采纳单片机结构这种方案 , 来用于我的设计 . 、第三章 设计所用材料及其工作原理3.1.1 传感器的介绍及应用3.1.1 传感器的介绍传感器的定义：传感器是指能感受规定的被测量，并依据肯定的归来转换成可用输出信号的器件或装置；传感器就是利用物理效应、化学效应、生物效应，把被测的物理 量、化学量、生物量等非电量转换成电量的器件或装置；传感器技术对现代化科学技术、现代化农业及工业自动化的进展起到基础和支柱的作用，在世界各国已成为一种重要产业；可以说没有传感器就没有现代化的科学技术；没有传感器也就没有人类现代化的生活环境和条件；传感器技术已成为科学技

17、术和国民经济进展水平的标志之一；3.2.2 传感器的应用传感器不仅充当着运算机、机器人、自动化设备的“感觉器官”及机电结合的接口，而且已渗透到军事和人类生命、生活、生产的各个领域，从太空到海洋，从各种复杂的工程系统到人们日常生活的衣食住行，都已经离不开各种各样的传感器；1 ）传感器在机械制造中的应用在石油、化工、电力、钢铁、机械等工业生产中， 需要准时检测各种工艺参数的相关信息，并通过电子运算机或掌握器对生产过程进行自 动化掌握；2 ）传感器在汽车中的应用在汽车上，温度、压力、流量、湿度、气体、位置、速度、加速度、转矩等各种各样的传感器已经得到了广泛的应用；利用传感器检测的信息，实现发动机燃油

18、喷射系统的精确掌握，一保证汽车安全行驶；3）传感器在智能建筑中的应用采纳新材料、新信息机通信技术的智能建筑是现代楼宇建设的进展趋势；在智能建筑物的各个方面，如信息和通信系统、交通治理、加热 与通风机空气调剂、能源治理、个人安全与保证系统、爱护治理、敏捷的居室装置以及 新的智能建筑结构，都要应用各种传感器；4）传感器在家电中的应用现代家庭中，家电厨具、空调器、电冰箱、洗衣机、电热水器、安全报警器、吸尘器、电熨斗、照相机、音像设备等都用到了传感器；5）传感器在安全防范重的应用火灾、盗窃，不断给人类生命和财产安全带来极大的威逼；安全防范技术在世界各国已经形成产业；防火、防盗，广泛应用了光电；热电、压

19、电、气体、红外、超声波、微波及图像等传感器；6）传感器在机器人中的应用在生产用的单能机器人中，传感器用来检测臂的位置和角度；在智能机器人中，传感器用作视觉和嗅觉；传感器占机器人成本的二分之一以上；7）传感器在人体医学上的应用在医疗上应用的传感器可以对人体温度、血压、心脑电波及肿瘤等进行精确地测量与诊断；8）传感器在环境爱护中的应用为爱护环境，研制用以检测大气，水质及噪声污染的传感器，已为世界各国所重视；9）传感器在航空航天种的应用在飞机及火箭等飞行器上，要使用传感器对飞行速度、加速度、飞行距离及飞行方向、飞行姿势进行检测；10）传感器在摇杆技术中的应用在飞机及卫星等飞行器上利用紫外、红外光电传

20、感器及微波传感器探测气象、地质等；在船舶上利用超声波传感器进行水下探测；11）传感器在军事方面的应用利用红外探测仪可以探测地势、发觉地物及敌方各种 军事目标；红外雷达具有搜寻、跟踪、测距等功能，可以搜寻几十到上千千M 内的目标；其他仍有红外制导、红外通信、红外夜视、红外对抗等；再如，用压电陶瓷制成的压电引信称为弹丸起爆装置，具有瞬发度高、安全牢靠、不行配置电源等特点，常用在破甲弹上；3.2.3 传感器的选用依据该次毕业设计要求，将感受到的水位信号传送到单片机，单片机内的运算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后依据偏差的性质，向给水电动 阀发出 开 关 的指令，保证容器达到设定水

21、位；需对水位进行掌握，因此综上挑选水位传感器；3.3 单片机的介绍及挑选3.3.1 单片机的介绍单片微型机简称单片机，特殊适用于掌握领域，故又称微掌握器；通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含运算机的基本功能部件：中心处 理器 CPU、储备器和 I/O接口电路等；因此，单片机只需要适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机掌握系统；单片机是微型机的一个主要分支，它的结构上的最大优点是把CPU、储备器、定时器和多种输入 / 输出接口集成在一块超大规模的集成电路芯片上；就其组成和基本工作原理而言，一块单片机芯片就是一台运算机；1 单片机的组成单片机的核心部分是中心处理器CPU，它是单片机

22、的大脑，由它统一指挥和和谐各部分的工作；时钟电路用于给单片机供应工作时间所需有的时钟信号；程序储备器和数据库储备器分别用于存放单片机工作的用户软件和储备暂时数据；中断系统用于处理系统工作时显现的突发大事；定时 / 输出接口 I/O接口）是运算机与输入 / 输出设备之间的接口；输入 / 输出设备是运算机或其他设备交换信息的装置，如显示器、键盘和打印机等；2 单片机的特点由于单片机是把微型运算机主要部件都集成在一块芯片上，即一块芯片就是一个微型运算机；因此，单片机具有以下特点；a 掌握功能强；为了满意工业掌握要求，单片机的指令系统中均有极丰富的条件分支转移指令、较强的I/O规律操作及位处理功能，因

23、而其掌握敏捷、便利，简洁满意工业掌握的要求 ；b 抗干扰才能强，牢靠性好；单片机集成度高，体积小，内部采纳总线结构，削减了芯片内部之间的连线，大大提高了单片机的牢靠性和抗干扰才能，相宜于恶劣环境下工作；C性能价格比高；单片机功能丰富，而其价格仅为530 元；D 易扩展；片内具有运算机正常运行所必需的部件，片外有很多扩展用的三总线并行、串行输入输出管脚，很简洁构成各种规模的应用系统；E 低功耗、低电压；一般单片机的功耗仅为20100mW，电压为 26V 系统有大量的 I/O 线可供用户使用 P0,P1,P2,P3 都可以作为 I/O 口使用；2 内部储备器的容量有限，只有 128B的 RAM和

24、4KB的程序储备器；3 应用系统的开发具有特殊性，由于应用系统的 P0 口， P2 口在开发时需要作为数据， 地址总线，故这两个口上的硬件调式只能用模拟的方法进行； 8051 的应用软件必需依靠厂家用掩膜技术置入，故一般只适用于可作大批量生产的应用系统；3.3.3 单片机的选用由于该设计系统较为简洁，应挑选价格低廉，比较常见的单片机，因此综上所述单片机型号可以选用 AT89C51；3.4 电磁阀的分类与挑选3.4.1 电磁阀的分类1. 电磁阀从原理上分为三大类：1、直动式电磁阀：原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时， 电磁力消逝，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关

25、闭；特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm； 2、分布直动式电磁阀：原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后， 电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开；当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭；特点： 在零压差或真空、高压时亦能可 * 动作，但功率较大，要求必需水平安装；3、先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力快速下降，在关闭件四周形成上低下高的压差，流体压力推动关闭

26、件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔快速腔室在关阀件四周形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门；特点： 流体压力范畴上限较高，可任意安装 需定制）但必需满意流体压差条件；2. 电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区分，分为六个分支小类：直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构；电磁阀在选型时的留意事项一：适用性管路中的流体必需和选用的电磁阀系列型号中标定的介质一样；流体的温度必需小于选用电磁阀的标定温度；电磁阀答应液体粘度一般在 20CST以下，大于 20CST应注明；工作压差，管路最高压差在小于

27、0.04MPa 时应选用如 ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式和分步直动式；最低工作压差大于0.04MPa 时可选用先导式 压差式）电磁阀；最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力；一般电磁阀都是单向工作，因此要留意是否有反压差，如有安装止回阀；流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器，一般电磁阀对介质要求清洁度要好；留意流量孔径和接管口径；电磁阀一般只有开关两位掌握；条件答应请安装旁路管，便于修理；有水锤现象时要定制电磁阀的开闭时间调剂；留意环境温度对电磁阀的影响电源电流和消耗功率应依据输出容量选取，电源电压一般答应10%左右，必需留意沟通起动时 VA值较高；二、牢靠性电磁阀分为常闭和常开

28、二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了；寿命试验，工厂一般属于型式试验工程，准确地说我国仍没有电磁阀的专业标准， 因此选用电磁阀厂家时谨慎；动作时间很短频率较高时一般选取直动式，大口径选用快速系列；三、安全性一般电磁阀不防水，在条件不答应时请选用防水型，工厂可以定做；电磁阀的最高标定公称压力肯定要超过管路内的最高压力，否就使用寿命会缩短或产生其它意外情形；有腐蚀性液体的应选用全不锈钢型，强腐蚀性流体宜选用塑料王；选型依据：一、依据管道参数挑选电磁阀的：通径规格 即 DN、接口方式 1、依据现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径DN尺寸；2、接口方式，

29、一般 DN50要挑选法兰接口， DN50就可依据用户需要自由挑选；二、依据流体参数挑选电磁阀的：材质、温度组1、腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀；2、高温流体：要挑选采纳耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要挑选活塞式结构类型的；3、流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特殊是口径大于DN25 订货时肯定要区分开来；4、流体粘度：通常在50cSt以下可任意挑选，如超过此值，就要选用高粘度电磁阀；三、依据压力参数挑选电磁阀的：原理和结构品种1、公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是依据管道公称压力来定；2、工作压力：假如工作

30、压力低就必需选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa 以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用；四、电气挑选：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为便利；五、依据连续工作时间长短来挑选：常闭、常开、或可连续通电2、要是开启的时间短或开和关的时间不多时，就选常闭型；3、但是有些用于安全爱护的工况，如炉、窑火焰监测，就不能选常开的，应选可长期通电型；六、依据环境要求挑选帮助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水1、爆炸性环境：必需选用相应防爆等级的电磁阀 我公司现有： d II BT4、d II CT5、Ex m I/II T4；2、当管内流体有倒流现象时，可挑选我公司

31、OK71-N、OK72-N 系列带止回功能电磁阀；3、当需要对电磁阀进行现场人工操作时，可挑选我公司OK71-S、OK72-S 系列带手动功能电磁阀；4、露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种 防护等级在 IP54 以上；5、用于喷泉必需采纳潜水型电磁阀 防护等级在 IP68 以上；3.4.2 电磁阀的挑选因此综上所述电磁阀可以选用价格低廉的直动式电磁阀；3.5 时钟电路时钟电路 :AT89C51 内部有时钟电路 , 但石英晶体和微调电容是需要外接的. 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列 . 本次设计选用的晶振频率为 6MHZ. 时钟电路如下图所示 :3.6 特点太阳能热水器自动上水阀的特点在

32、于：1、全方位克服了各种缺点，仅需人工开一次水阀就完成了上水的全部操作； 2、其结构简洁，不易出故障，室内室外均可安装，修理便利，困扰自动上水阀推广的水垢问题迎刃而解；3、而且可以在不损坏装修的情形下为老用户进行安装；4、其制造成本比其它自动上水阀低得多，但却达到了最便利有用的成效-水满自动关水；总之，这种自动上水阀能达到低成本节水而且使用便利的目的；第四章 主电路的设计与工作原理4.1 课题主电路设计引言在当今的企业中，太阳能自动加水装置的设计与制作给企业带来了极大的经济效益；由于全面的自动化的确给广大用户带来了极大的便利；但随着科技的日益发达自动化已不能满意人们日益增长的物质需求，智能化已

33、成为人们追赶的目标；企业应在不影响效益的前提下提高产品的工艺性能，满意用户的需求；4.1.1 输入依据试验要求本课题的电子电路可大致设计如下图4- 1 是一种单片机掌握水位传感器掌握原理图 . 途中虚线表示答应水位变化上限下限位置. 在正常情形下 , 应保持水位在虚线范畴内 . 为此, 在水内的不同高度处安装不变的三根金属棒A、B、C 来感知水位变化情形 . 其中 A 棒处于下限水位处 ,C 棒处于上限水位处 , 而 B 棒在上下水位之间 .A 棒接+5V 的电源 B、C 均通过一个电阻与地相连 , 这种装置就是水位传感器：图 4-1水位传感器掌握原理图从而依据水位的变化产生相应的电位信号，由

34、b、c 两端输入到单片机中从中实现水位信号的输入；4.1.2 掌握单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机掌握与水位传感器信号关系如表1 所示；由电磁阀供水，而单片机掌握电磁阀通电，以达到水位的掌握目的；供水时，单片机掌握电磁阀通电供水，水位不断上升，滑竿在浮球带动 下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，就使接触开关失电，让电磁阀关闭水源，停止 供水；当水位处于上下限时，单片机掌握电磁阀保持原有的通断状态，此时无论电磁 阀通电供水，水位上升，或者电磁阀断电没有工作，使水位不断下降，都应连续爱护 原状态；当水位下限位置时，单片机应掌握电磁阀通电，供水；上下限水位信号由 P1.0

35、和 P1.1 输入，这 2 个信号共有 4 种组合状态： 详细情形如下表 4-1 所示；表 3-1单片机掌握与水位传感器信号关系图P1.0b0P1.1c0P1.2P1.301进行的操作电磁阀开10不变1爱护原状态0110故障报警1111电磁阀关注：在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，掌握器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是电磁阀；0：电机工作1：电机停止掌握信号由 P1.2 端输出，去掌握电磁阀；由 P1.3 输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警；4.1.3 输出依据抱负的试验依据将电位信号由单片机输出来掌握继电器的常开、常闭从而实现信号的输出；4.1.4 结构框

36、图依据实际情形与自我总结本课题的结构框图如下图4-2 所示：输入预设的水位控 制 处理）电子线路板输出水）被控对象贮水箱）检测水位电极图 4-2本系统的机构框图4.2 工作原理4.2.1 水位掌握原理1、供水时，单片机掌握电磁阀通电，水位不断上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，就使接触开关失电，让电磁阀关闭水源；2、当水为处于上下限之间时，此时，单片机掌握电磁阀的通断电，无论电磁阀是在带通电供水，水位不断上升，或者电磁阀没有工作水位不断下降, 都应爱护原有的状态；3、当水位处于下限位置时，水箱内无水时，需要供水，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进

37、水；如下是一种单片机掌握水位传感器掌握原理图. 途中虚线表示答应水位变化上限 下限位置 . 在正常情形下，应保持水位在虚线范畴内，为此，在水箱内的不同高度处安装不变的三根金属棒A、B、C 来感知水位变化情形 . ；其中 A 棒处于下限水位处，C棒处于上限水位处 , 而 B 棒在上下水位之间 .A 棒接+5V 的电源 B、C 均通过一个电阻与地相连，这种装置就是水位传感器；如图3-1 所示；单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机掌握与水位传感器信号关系如表1 所示；原理图如下图 4-3 所示；图 4-3太阳能自动上水原理图注:其中开光 sw1、sw2 是用来模拟水位电位信号

38、结构框图如下图所示：模拟水位信号电磁阀装置水位报警指示灯AT89C51 芯片时钟电路3.2.3 电磁阀上水工作原理图 4-4原理框图在太阳能水箱 1）的箱底上安装带通水孔 7）的套管 2）内放置其上连接浮球 4） 的滑竿 3），滑竿 3）的一端伸出水箱外，在水箱外连接的支架8），在支架 8）上安装接触开关 5），接触开关 5）于进水管上的电磁阀6）连接；当水箱内无水时，滑竿 落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水；随着水位的上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时，就使接触开关失电，让电磁阀关闭水源；原理图如下图 4-4 所示：图 4-5电磁阀掌握原理图注：

39、 1 为水箱2 为套管3 为滑竿4 为浮球5 为接触开关6 为电磁阀7 为通水孔8 为连接支架电磁阀掌握原理结构图如下4-6 所示：图 4-6电磁阀掌握原理机构框图电磁阀驱动电路如下图4-7 所示图 4-7电磁阀驱动电路该电磁阀太阳能自动上水装置，其特点在于：在太阳能水箱1）的箱底上安装带通水孔7）的套管 2），套管 2）内放置其上连接的浮球 4）的滑竿 3），滑竿 3）的一端伸出水箱外，在水箱外连接支架8）上安装接触开关 5），接触开关 5）与进水管上的电磁阀 6）连接；4.3 结语该系统设计是基于在单片机嵌入式系统而设计的，充分利用单片机强大掌握功能和便利通信接口，该检测掌握系统在试验室某

40、试验系统得到胜利实践，实现水位检 测、自动掌握、处理和报警等功能，提高了试验的自动掌握才能；进一步优化系统软硬件设计，可为实时实现远端掌握，因此，该系统在农村太阳能水箱，城市水源检测掌握等领域有着宽阔的应用前景；第五章 本课题改进及扩展进入 21 世纪以后科技进展的速度步入一个更快更好的阶段，随着科技的飞速进展，人们的物质生活也在随着科技的进展而得到质的提升；在当今的社会，人们在不断的创新，在不断的追求完善；在人们的生活中在不断的寻求能为人类而工作的替代品，人们的生活在向着快速与智能化的方向进展；本课题的试验内容是太阳能热水器的自动送水装置，此次试验是一次一般的电子试验，没有太多的更好更新的科

41、技元素在里面，但我想随着科技的日新月异，此送水装置肯定大有进展前途，并且会随人们的意愿向着智能化方向进展；据明白，在几家业绩比较突出的太阳能集团生产的太阳能热水器上安装的自动送水装置已具备了初步的智能化需求；本试验只是一个自动送水装置，而公司所推出的自动送水装置成品能完成水箱自动上水、自动控温等智能化功能；现在的送水装置已不是一个单纯的自动送水装置，它已演化成一个集自动上水与自动控温等智能化功能于一身的电气系统；在这种装置系统中变压及整流系统更加完善，电压更加稳固，不受供电线路电压不稳固的影响；所使用的元器件就更加精良，有更好的抗疲惫强度， 增长了系统的使用寿命；这一系列的智能扮装置离不开科技的飞速进展；信任随着科技的不断进展，自动送水装置系统以后必将更加人性化与智能化；自动送水装置的进展用途是多种多样的，在不断的进展中为解放更多的劳动力人们日常生活中的各种